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SUMMARY

목차

CONTENTS 17

제1장 연구개요 39

제1절 연구 배경 및 필요성 39

1. 연구 배경 39

2. 연구개발의 필요성 42

제2절 국내외 기술개발 현황 46

1. 국내 기술개발 현황 46

2. 외국의 기술개발 현황 49

3. 국내외 특허 현황 67

제3절 장치기술 개요 73

1. 기본기술 개요 73

2. 장치의 특징 81

3. 장치의 기능 81

4. 장치의 구성요소 83

제2장 장치설계 87

제1절 전산유동해석 87

1. 해석 개요 87

2. 전산해석 결과 분석 99

제2절 반건식 탈황 장치부 설계 106

1. 탈황반응기구 설계 106

2. 장치 형상 설계 109

제3절 전기집진 장치부 설계 112

1. 방전극 설계 112

2. 집진부 설계 127

3. 탈진방식 설계 127

제4절 일체형 장치 통합 설계 128

1. 본체설계 128

2. 전기공급 및 여과방식 제어장치 설계 129

3. 소석회 공급 및 분사장치 설계 129

제3장 장치실험 130

제1절 파이롯장치 시험 및 분석 평가 130

1. 실험개요 130

2. 시험장치 및 방법 132

3. 실험결과 및 분석 138

제2절 현장실증 시험 및 분석 평가 145

1. 현장실증장치 개요 145

2. 현장 여건 155

3. 실험개요 161

4. 실험방법 169

5. 실험결과 및 분석 174

제4장 장치평가 202

제1절 기술성 평가 202

1. 우수한 특성 202

2. 제작 및 설치 용이성 203

3. 운전 및 관리 편의성 203

제2절 경제성 평가 204

1. 연료비 절감액 산정 204

2. 방지시설 설치비 산정 207

3. 약품 및 운전관리비 산정 208

4. 투자회수 기간 산정 210

제3절 시장성 평가 211

1. 국내시장 동향 및 진출방안 모색 211

2. 중국시장 분석 및 진출방안 모색 213

제4절 개발기술의 시장 전략 215

1. 투자 경제성 215

2. 실용화 전략 216

제5장 결과 요약 및 결른 218

제1절 결과 요약 218

제2절 결론 226

제6장 참고문헌 227

〈표 1-1-1〉 대기환경규제치 (SO₂및 먼지) 41

〈표 1-1-2〉 여러 가지 탈황설비에 대한 경제성 비교 43

〈표 1-1-3〉 연료의 황함유량별 황산화물 배출량 및 단가 45

〈표 1-3-1〉 탈황 및 집진장치 조합의 공정별 장단점 비교 75

〈표 1-3-2〉 집진장치 공정별 장단점 비교 77

〈표 1-3-3〉 폐열회수 계산 테이블 (1톤 보일러 기준) 80

〈표 2-1-1〉 Henry's law constants[atm/mole-fr] of SO₂and HCl in water 90

〈표 2-1-2〉 Binary diffusivities of SO₂and HCl at 298K and latm 91

〈표 2-1-3〉 년차별 장치의 규모와 집진방식 및 탈황방식 96

〈표 2-1-4〉 각 case별 계산 조건 98

〈표 2-2-1〉 장치 입출구단에서의 설계항목 106

〈표 2-3-1〉 인가전압별 방전핀의 길이와 편간격 폭의 변화 조건 113

〈표 2-4-1〉 각 부위별 주요 외형치수 129

〈표 3-1-1〉 Bag Filter 먼지제거 실험 데이터. 138

〈표 3-1-2〉 방전극 먼지제거 실험 데이터. 139

〈표 3-1-3〉 낮은 습도 시 SO₂제거실험 데이터. 140

〈표 3-1-4〉 상대습도 70%일 경우, SO₂제거실험 데이터. 141

〈표 3-1-5〉 SO₂농도 250PPM 제거실험데이터. 142

〈표 3-1-6〉 SO₂농도 350PPM 제거실험데이터. 143

〈표 3-2-1〉 SDEP 부대시설사양서 149

〈표 3-2-2〉 SDBAG 부대시설사양서 154

〈표 3-2-3〉 처리계통도 159

〈표 3-2-4〉 연료연소에 따른 배출물질 성상 160

〈표 3-2-5〉 예상처리효율 160

〈표 3-2-6〉 GreenLine MK 2 및 GreenLine 9000의 사양 168

〈표 3-2-7〉 화학약품 사양 169

〈표 3-2-8〉 S/R별 Ca(OH)2 량 170

〈표 3-2-9〉 ClO₂분사 조건 172

〈표 3-2-10〉 NaClO₂분사량 172

〈표 3-2-11〉 입구(인입)먼지농도 174

〈표 3-2-12〉 각 항목별 전기집진성능 시험 176

〈표 3-2-13〉 출구먼지농도 177

〈표 3-2-14〉 인가전압에 따른 집진효율 178

〈표 3-2-15/3-2-10〉 전압별 먼지농도 (추타장치 가동유무) 180

〈표 3-2-16/3-2-17〉 각 항목별 여과집진성능 시험 181

〈표 3-2-17/3-2-18〉 여과포 집진성능 182

〈표 3-2-18〉 여과작용(탈진)에 의한 집진성능 184

〈표 3-2-19〉 석회분사시 여과포에 의한 집진성능 185

〈표 3-2-20〉 S/R별 SO₂제거효율 188

〈표 3-2-21〉 상대습도70%유지시 탈황효율 189

〈표 3-2-22〉 인가전압 변화에 따른 탈황효율 190

〈표 3-2-23〉 상대습도 70% PPM별, S/R 제거효율 191

〈표 3-2-24〉 S/R별 질소산화물 제거효율 192

〈표 3-2-25〉 S/R별 질소산화물 제거효율 193

〈표 3-2-26〉 동시분사시 S/R 별 질소산화물 제거효율 194

〈표 3-2-27〉 동시분사시 S/R 별 질소산화물 제거효율 195

〈표 4-2-1〉 연료의 황함유량별 연간연료 소모량, 절감액 및 절감율 204

〈표 4-2-2〉 반건식 및 습식 배연탈황설비 경제성 비교 206

〈표 4-2-3〉 20톤 보일러의 집진 및 탈황설비의 제작 및 설치 비용 비교 207

〈표 4-3-1〉 중소형 중유보일러 보급현황 및 추이 211

〈표 4-3-2〉 국내 중소형 중유보일러의 탈황집진설비 시장 212

〈표 4-4-1〉 보일러 가격과 방지시설 가격 215

[그림 1-2-1] Precipitator tube형 먼지하전장치(APITRON) 50

[그림 1-2-2] Bag cage형 먼지하전장치(ESFF) 52

[그림 1-2-3] 유입덕트 설치형 먼지하전장치 53

[그림 1-2-4] 직조방전극형 먼지하전장치 54

[그림 1-2-5] 내부 방전극 삽입형 먼지하전장치 55

[그림 1-2-6] Hopper 내부 설치용 screen type 먼지하전장치 56

[그림 1-2-7] AFGD Flow Diagram 59

[그림 1-2-8] CT-12 Flow Diagram 60

[그림 1-2-9] GE's ammonium sulfate with oxidation process 62

[그림 1-2-10] MHI's double contact flow scrubber(DCFS) process 63

[그림 1-2-11] Babcock-Hitachi's compasct type FGD 64

[그림 1-2-12] IHI사의 In-Line Type flue gas desulfurization system 65

[그림 1-2-13] Flow Diagram of MgO Process 66

[그림 1-3-0] 배연탈황 기술 개요 73

[그림 1-3-1] 반건식과 습식 배연탈황법의 공정도 비교 74

[그림 1-3-2] 방지장치 후단의 열회수와 예열 공정 79

[그림 1-3-3] 파이롯 장치의 본체 83

[그림 1-3-4] 설비 구성도 84

[그림 1-3-5] 주 장치 설계 도면 86

[그림 2-1-1] 슬러리 액적 표면에서의 탈황 과정 87

[그림 2-1-2] 방전극이 장착된 SDEP 장치 및 경계조건 97

[그림 2-1-3] Bagfilter가 장착된 SDBAG장치 및 경계 조건 98

[그림 2-1-4] 압력 및 속도분포 99

[그림 2-1-5] 수직방향의 단면에서 속도 및 속도벡터 분포 100

[그림 2-1-6] 액적분사의 수분분포 및 SO₂의 분포 101

[그림 2-1-7] SR비 및 온도변화에 따른 SO₂제거효율 102

[그림 2-1-8] 집진부에서의 전압 및 이온분포도 103

[그림 2-1-9] 방전극 주변의 전압 및 이온분포 103

[그림 2-1-10] 입자 궤적 분포 104

[그림 2-1-11] 입자의 집진효율 105

[그림 2-3-1] X형 방전극의 형상 112

[그림 2-3-2] 유동이 없는 경우의 방전극 인가전압에 따른 전류량 분포 114

[그림 2-3-3] 유동이 있는 경우의 방전극 인가전압에 따른 전류량 분포 114

[그림 2-3-4] 전압20kv, L34mm, W50mm, 집진부 및 방전극 부근 이온 분포 115

[그림 2-3-5] 인가전압 20kv, L34mm, W50mm, 집진부 및 방전극 부근의 전압 116

[그림 2-3-6] 인가전압 25kv, L34mm, W50mm, 이온 분포 116

[그림 2-3-7] 인가전압 25kv, L34mm, W50mm, 전압 분포 116

[그림 2-3-8] 인가전압 30kv, L34mm, W50mm, 이온 분포 117

[그림 2-3-9] 인가전압 30kv, L34mm, W50mm, 전압 분포 117

[그림 2-3-10] 인가전압 35kv, L34mm, W50mm, 이온 분포 117

[그림 2-3-11] 인가전압 35kv, L34mm, W50mm, 전압 분포 118

[그림 2-3-12] 인가전압 40kv, L34mm, W50mm, 이온 분포 118

[그림 2-3-13] 인가전압 40kv, L34mm, W50mm, 전압 분포 118

[그림 2-3-14] 유동이 없는 경우의 방전극 길이에 따른 전류랑 분포 119

[그림 2-3-15] 유동이 있는 경우의 방전극 길이에 따른 전류량 분포 119

[그림 2-3-16] 인가전압 30kv, L30mm, W50mm, 이온 분포 120

[그림 2-3-17] 인가전압 30kv, L30mm, W50mm, 전압 분포 120

[그림 2-3-18] 인가전압 30kv, L38mm, W50mm, 이온 분포 121

[그림 2-3-19] 인가전압 30kv, L38mm, W50mm, 전압 분포 121

[그림 2-3-20] 인가전압 30kv, L42mm, W50mm, 이온 분포 121

[그림 2-3-21] 인가전압 30kv, L42mm, W50mm, 전압 분포 122

[그림 2-3-22] 인가전압 30kv, L46mm, W50mm, 이온 분포 122

[그림 2-3-23] 인가전압 30kv, L46mm, W50mm, 전압 분포 122

[그림 2-3-24] 유동이 없는 경우의 방전극간 폭에 따른 전류량 분포 123

[그림 2-3-25] 유동이 있는 경우의 방전극간 폭에 따른 전류량 분포 123

[그림 2-3-26] 인가전압 30kv, L34mm, W30mm, 이온 분포 124

[그림 2-3-27] 인가전압 30kv, L34mm, W30mm, 전압 분포 124

[그림 2-3-28] 인가전압 30kv, L34mm, W70mm, 이온 분포 125

[그림 2-3-29] 인가전압 30kv, L34mm, W70mm, 전압 분포 125

[그림 2-3-30] 인가전압 30kv, L34mm, W90mm, 이온 분포 125

[그림 2-3-31] 인가전압 30kv, L34mm, W90mm, 전압 분포 126

[그림 2-3-32] 인가전압 30kv, L34mm, W110mm, 이온 분포 126

[그림 2-3-33] 인가전압 30kv, L34mm, W110mm, 전압 분포 126

[그림 2-4-1] 본체의 주요 외형치수 128

[그림 3-1-0] 실험장치 구성도 130

[그림 3-1-1] 파이롯 실험장치 P&ID 131

[그림 3-1-2] 파이롯 실험장치 현장설치사진 132

[그림 3-1-3] 파이롯 실험장치 상부 132

[그림 3-1-4] 파이롯 실험장치 구성별 장치 모습. 133

[그림 3-1-5] 실험용 먼지의 입자크기분포. 135

[그림 3-1-6] 백필터 먼지제거효율 그래프. 138

[그림 3-1-7] 방전극 먼지제거효율 그래프. 139

[그림 3-1-8] 낮은 습도 SO₂제거 효율 그래프. 140

[그림 3-1-9] 습도70%일 경우, SO₂ 제거효율 그래프. 141

[그림 3-1-10] SO₂250PPM 제거효율 그래프. 142

[그림 3-1-11] SO₂350PPM 제거효율 그래프. 143

[그림 3-1-12] SO₂농도별 제거효율 그래프. 144

[그림 3-2-1] 기존현장실증 SDEP 정면[좌] 및 측면[우] 145

[그림 3-2-2] 현장실증장치 SDEP 정면[좌] 및 측면[우] 146

[그림 3-2-3] 콘트롤 패널의 화면 146

[그림 3-2-4] 방전극 및 집진판 147

[그림 3-2-5] SDEP 방전극 설계도면 148

[그림 3-2-6] SDEP 부대장치 148

[그림 3-2-7] SDEP BODY 설계도면 150

[그림 3-2-8] SDEP의 공정도 150

[그림 3-2-9] SDBAG의 부대장치 151

[그림 3-2-10] SDBAG 백필터 장착 152

[그림 3-2-11] SDBAG 백필터 및 벤츄리, 케이지 153

[그림 3-2-12] SDBAG 백필터부 설계도면 153

[그림 3-2-13] 현장실증용 5톤 중유보일러 155

[그림 3-2-14] 보일러, 실증장치연결배관 및 자동비례댐퍼 156

[그림 3-2-15/3-2-14] 설치전 현장[좌]과 굴쪽[우]모습 156

[그림 3-2-16] 전주휴비스 130톤급 석탄보일러 157

[그림 3-2-17] 전주휴비스 이전현장 158

[그림 3-3-18] SDEP/SDBAG 시험장치 구성도 162

[그림 3-2-19] 아스텍 STACK SAMPLING SYSTEM 163

[그림 3-2-20] 먼지측정 개략도 164

[그림 3-2-21] 먼지측정 부대시설 165

[그림 3-2-22] GreenLine MK 2 및 GreenLine 9000 166

[그림 3-2-23] 이류체노즐의 분무액적 170

[그림 3-2-24] SO₂ppm 제어장치 171

[그림 3-2-25] Cl0₂분사노즐 위치 및 분사형태 172

[그림 3-2-26] 하이포 및 교반탱크, 히터 173

[그림 3-2-27] 입구먼지 농도분포 그래프 175

[그림 3-2-28] 입구먼지 농도분석 data sheet 175

[그림 3-2-29] 출구먼지 농도분포 그래프 177

[그림 3-2-30] 전압에 따른 먼지제거효율 그래프 179

[그림 3-2-31] 분진생성물 179

[그림 3-2-32] 전압별 먼지농도 (펄싱유무) 181

[그림 3-2-33] 여과포 집진성능효율 182

[그림 3-2-34] 마노메터 및 전자식 차압계 183

[그림 3-2-35] 여과작용(탈진)에 의한 집진성능효율 184

[그림 3-2-36] 석회분사시 여과포에 의한 집진섭능 185

[그림 3-2-37] SDEP 와 SDBAG의 집진성능 186

[그림 3-2-38] 시험 간 장치내부의 온,습도 변화 187

[그림 3-2-39] S/R별 SO₂제거효율그래프 188

[그림 3-2-40] 상대습도 70%유지시 탈황효율 189

[그림 3-2-41/3-2-40] 인가전압 변화에 따른 탈황효율 그래프 190

[그림 3-2-42/3-2-41] 상대습도 70%, 입구 SO₂PPM별, S/R제거효율 그래프 191

[그림 3-2-43/3-2-42] S/R별 질소산화물 제거효율 그래프 192

[그림 3-2-44/3-2-43] S/R별 질소산화물 제거효율 그래프 193

[그림 3-2-45/3-2-44] 동시분사시 S/R별 질소산화물 제거효율 그래프 194

[그림 3-2-46/3-2-45] 동시분사시 S/R별 질소산화물 제거효율 그래프 196

[그림 3-2-47/3-2-46] 위치변경 및 S/R에 따른 질소산화물 제거효율 그래프 198

[그림 3-2-48/3-2-47] 하이포 S/R에 따른 질소산화물 제거효율 그래프 201